如何利用热成像技术解决机房空调(CRAC)机组过热问题

数据中心, 暖通空调设备维护工具, 热成像

作者：Justin Sheard，热成像及声学成像产品经理

数据中心为数字世界提供驱动力，但同时也消耗大量能源，产生大量热量。当产生的热量无法利用机房空调(CRAC)机组进行控制时，就可能会损坏精密的电子设备，导致代价不菲的停工。

Common Causes of Overheating in CRAC Units - Graphic

过热是机房空调(CRAC)机组的常见故障模式。如果不加以解决，过热可能导致停工和能源浪费，因为机组勉力甚至难以维持正确且合适的环境条件。及时识别问题至关重要，不仅可以保护昂贵的数据中心基础设施，还可以避免停工和SLA处罚。

本文介绍一种基于工具的实用方法来诊断过热问题。

机房空调(CRAC)机组过热的常见原因

导致机房空调(CRAC)机组过热的常见原因有以下四种

  • 电气连接故障： 风扇或电机的电气连接故障会影响正常运行。这会导致机房空调(CRAC)机组通过减少气流或迫使组件超设计工作而过热。这类电气故障，如接线松动或短路，可能导致冷却效率低下，增加机组内的热量积累。
  • 气流阻塞或管理不善： 过滤器堵塞或管道阻塞会限制机房空调(CRAC)机组有效、高效循环冷空气的能力。对于数据中心来说，气流问题往往不仅限于物理堵塞。冷/热通道分隔不良，高架活动地板下旁通空气泄漏，以及穿孔地砖错位都可能导致冷却空气在到达设备之前与回风混合。上述情况会降低冷却效率，迫使机房空调(CRAC)机组超负荷工作，产生过多热量，加速磨损。即使是很小的气流管理问题也会产生持续热点，而热成像技术有助于识别这类热点。
  • 轴承故障或风扇组件失中： 房空调(CRAC)机组的轴承故障或风扇组件失中会干扰机组平稳运行。这会导致摩擦增大，热量增多，并抑制能量有效传递。上述情况会导致部件应变，致使过热和潜在系统故障。
  • 电压不平衡/电能质量问题： 电机和压缩机等机房空调(CRAC)机组组件的电力供应不一致或电压波动可能导致过热、效率降低和组件损坏。

热成像技术的作用

使用热像仪进行定期检查，可发现过热的组件，并帮助技术人员在导致出现损坏或停工之前确定问题区域。

利用热成像技术，可以对配电盘、电机、管道及周围区域进行快速的非接触式检查。热像仪可快速识别热点，热点可能表明存在电阻增大、不平衡或气流受阻等情况。

利用热像仪进行预测性维护，有助于技术人员及早发现机房空调(CRAC)机组过热问题。通过识别组件的异常发热情况，能够实现主动维修，从而防止整个系统完全停工。

分步指南：机房空调(CRAC)机组的热成像检测

制定具体检查程序时，应首先参考现行行业标准(如NFPA和NETA)。建立正常工作条件下的基准热像图，以确定典型工作温度。上述热像图不仅可作为温度比对的基准图像，同时也可为未来检查时应捕获的图像提供范例。将新热像图与基准图像进行比对，以识别组件与基准图像的温差(ΔT)，从而发现潜在问题。

若未建立基准热像图，可将热像图模式与同类型且状况良好的其他已知设备的热像图进行比对，此举颇具参考价值。制造商规格指标也可用于判断温度读数是否超出推荐参数范围。

第1步：正常工作状态下，开启电源并使机房空调(CRAC)机组工作在正常负荷状态

在电气设备工作在正常负荷状态时，开启机房空调(CRAC)机组。注意可能影响温度读数的环境因素，例如风、气流、阳光和反射表面。上述因素可能导致出现虚假的热点或冷点。这样可确保热像仪能够显示工作时最精确的热像图。

第2步：使用Fluke Ti480 PRO热像仪

扫描关键电气和机械资产，例如：

  • 配电盘： 检查连接是否松动或过热。如果存在连接松动或过热情况，相关区域相较于周边组件将呈现为局部热点。
  • 电机和轴承： 扫描电机外壳、轴承区域及压缩机主机，检查是否存在热点或热量不均匀现象。轴承周围局部发热可能表明存在润滑问题或失中，而压缩机外壳的温度升高则可能预示过载、制冷剂流动不畅或电机即将发生故障。
  • 气流和管道系统： 检查出风口及管道，以检验制冷性能，识别气流问题。压缩机效率低下或过滤器堵塞可能导致出风口温度高于预期温度。检查是否存在低温点，以识别管道泄漏，或检查是否存在高温点，以识别是否存在隔热不良的情况。

第3步：记录结果

使用福禄克热成像软件记录机房空调(CRAC)机组组件(如压缩机、风扇电机和出风口)的热成像结果及温度数据。该记录文档可在维修过程中作为参考依据，并确认已完成的维修已解决问题。存储的数据可在未来检查时与基准读数或制造商技术指标进行比对。这有助于检测组件的温度升高趋势，有助于预判正在发展的故障，如轴承磨损或气流受阻。早期识别可实现供暖、暖通空调(HVAC)前摄性故障诊断和排除，从而避免代价不菲的停工。

第4步：执行进一步测试

如果怀疑存在振动或机械不平衡问题，可使用 Fluke 810 测振仪评估通频振动水平，检查故障严重程度，并获取修正措施建议。

合规性与效率影响

定期使用热像仪进行检查，有助于数据中心满足温度SLA和正常运行时间认证。这样做有助于技术人员在问题升级为系统性制冷故障之前，及时发现组件应力、气流失衡和局部热点等早期征兆。

利用热成像技术诊断和排除机房空调(CRAC)组故障，有助于数据中心符合ASHRAE TC 9.9技术委员会指南的要求。指南强调在数据中心应实现高效的热量管理和可靠制冷，以保障设备性能并最大限度地减少能源浪费。热成像技术还可以通过主动识别热点或气流受阻等问题，减少不必要的能源消耗，从而实现ISO 50001能效目标。

总结：最佳实践和可选工具

作者简介

Justin Sheard是一位成功的产品开发负责人，专精于热成像与声学成像技术领域，尤其擅长预防性维护应用。凭借多项专利和出版著作，他对行业做出了重大贡献。他致力于通过创新成像解决方案塑造预防性维护的未来，助力维护专业人士避免计划外停工，提升运营效率。